Plethysmograph dan Oksimetri

PLETHYSMOGRAPH 

Plethysmograph berasal dari kata Yunani plethusmos yang artinya pembesaran, dan berkaitan erat dengan plethus dan plethora yang berarti penuh, dan graphe yang artinya menulis. Whole body plethysmograph  digunakan untuk menentukan volume gas intratoraks (thoracic gas volume, TGV) dan tahanan jalan napas (airway resistance, Raw). Perubahan volume dalam mililiter diukur menggunakan plethysmograph dengan sistem volume tetap tekanan berubah. Perubahan volume paru selama proses kompresi dan dekompresi gas diukur ketika subjek bernapas dalam plethysmograph

PRINSIP KERJA WBP

Whole body plethysmograph terdiri dari rigid chamber (ruangan yang ukuran dan bentuknya seperti kamar telepon) yang dilengkapi dengan pneumotachograph dan pressure transducer, pasien duduk sambil bernapas menggunakan pneumotachograph. Pressure transducer dirancang dengan berbagai sensitivitas untuk mengukur tekanan yang melewati pneumotachograph  hasilnya dinilai sebagai flow, yaitu perbedaan tekanan yang melewati dinding plethysmograph dan  tekanan saat saluran napas terbuka.

Prinsip dasar WBP mengikuti hukum Boyle, yaitu bila massa gas ditekan pada suhu konstan maka tekanan (P) dan volume (V) adalah tetap. Whole body plethysmograph tubuh mengukur volume total gas dalam paru. Pengukuran dilakukan dengan cara pasien bernapas ke dalam dan ke luar melawan katup dengan glotis terbuka, yang dicapai dengan cara hembusan. Pergerakan hembusan mempengaruhi fluktuasi tekanan dan volume di paru. Hubungan tersebut dapat dinyatakan sebagai persamaan :

P.V = (P + ∆P) (V-∆V)

P adalah tekanan alveolar  dan ∆P adalah  perubahan tekanan selama hembusan melawan katup. V adalah volume gas toraks dan ∆V adalah perubahan volume selama kompresi dada oleh pergerakan napas.

PNEUMOTACHOGRAPH

Pneumotachometer Fleisch

Prinsip pneumotachometric menurut Fleisch adalah flowmeter yang paling banyak digunakan dalam pengujian fungsi paru, juga disebut Fleisch pitot tube (Gambar 8.1). Sensornya terdiri dari seikat kapiler, biasanya lembaran logam yang digulungan lipat-z bertindak sebagai resistor tetap. Sebagian besar aliran dibagi menjadi benang kecil aliran, laminar pada rentang tertentu. Perbedaan tekanan sepanjang kapiler dapat diturunkan dengan menerapkan hukum Hagen-Poiseuille, yang dalam kasus aliran laminar hasil.

Dimana c adalah konstan bergantung pada viskositas gas dan geometri sensor, l adalah panjang dari tabung sensor, r adalah jari-jari tabung sensor, η adalah konstanta viskositas, dan  adalah laju aliran.

Dalam tabung Fleisch, linieritas antara perbedaan tekanan dan laju alir dicapai dengan penggunaan besar jumlah kapiler bundel. Selama mekanik perekam sinyal digunakan, linearitas dalam aliran penilaian itu diperlukan untuk memungkinkan pembacaan langsung dari laju aliran dari jejak.

PENGUKURAN KONSENTRASI OKSIGEN

Oksimetri

Oksimetri merupakan pengukuran diferensial berdasarkan metode absorpsi spektofotometri yang menggunakan hukum Beer-Lambert (Welch, 2005). Probe oksimeter terdiri dari dua diode pemancar cahaya Light Emitting Diode (LED) satu merah dan yang lainnya inframerah yang mentransmisikan cahaya melalui kuku, jaringan, darah vena, darah arteri melalui fotodetektor yang diletakkan di depan LED. Fotodetektor tersebut mengukur jumlah cahaya merah dan infamerah yang diabsorbsi oleh hemoglobin teroksigenasi dan hemoglobin deoksigenasi dalam darah arteri dan dilaporkan sebagai saturasi oksigen (Kozier & Erb, 2002). Semakin darah teroksigenasi, semakin banyak cahaya merah yang dilewatkan dan semakin sedikit cahaya inframerah yang dilewatkan, dengan menghitung cahaya merah dan cahaya infamerah dalam suatu kurun waktu, maka saturasi oksigen dapat dihitung (Guiliano K. , 2006).

Terdapat dua jenis Hb berdasarkan kandungan oksigen didalamnya, diantaranya oxyhemoglobin yaitu hemoglobin yang mengikat okigen dan deoxyhemoglobin adalah hemoglobin yang tidak mengandung okigen.

Cahaya LED merah lebih banyak diserap oleh deoxyhemoglobin dan cahaya LED Inframerah lebih banyak diserap oxyhemoglobin. Rasio perbedaan penyerapan cahaya tersebut menjadi acuan untuk menentukan saturasi oksigen. Rasio (R) adalah jumlah perbandingan penyerapan cahaya infrared dan cahaya merah.

Blok Diagram

.           Cahaya yang diteruskan akan ditangkap oleh fototransistor TEMT6000 yang nilai keluaran berupa tegangan analog. Keluaran dari fototransitor kemudian dikuatkan dengan amplifier cascade.

Amplifier ini memiliki penguatan sebanyak tiga kali yang terdiri dari low pass filter7Hz, high pass filter7Hz, kopling dioda germanium dan kopling kapasitor untuk memblok sinyal AC dan DC pada karakter penguatan masing-masing.

Keluaan tegangan dari amplifier akan diolah di rangkaian sample and hold. Rangkaian menggunakan IC CD4066 (quad bilateral switch) yang memiliki empat gerbang input dan empat gerbang output. Sinyal yang akan masuk disimpan terlebih dahulu sebelum dikeluarkan selama periode tertentu, sesuai dengan input pada pin ctrl masing-masing. Selain itu, IC CD4066 perlu ditambah Input buffer amplifier yang mempunyai impedansi input yang tinggi. Hal ini berfungsi untuk mengurangi pembebanan pada tahap sebelumnya dan mempunyai impedansi output yang rendah untuk memungkinkan pengisian muatan dengan sangat cepat pada hold capacitor.

Terdapat dua keluaran tegangan dari rangkaian sample adn hold yang kemudian dihubungkan pada pin ADC pada mikrokontroler agar tegangan yang dihasilkan akan dikonversi menjadi data digital dan dihitung dengan rumus ratio saturasi oksigen